第2章心臟起搏器

1、第二章 心臟起搏器 1第二章第二章 心臟起搏器心臟起搏器 (Pacemaker)(Pacemaker)基基礎礎知知識識第二章 心臟起搏器 2發(fā)展過程發(fā)展過程第二章 心臟起搏器 3第二章 心臟起搏器 4Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG第二章 心臟起搏器 5Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG199119951985第二章 心臟起搏器 6第二章 心臟起搏器 7第二章 心臟起搏器 8第二章 心臟起搏器 9第二章 心臟起搏器 10Biomedical Measurement an

2、d Instrumentation - LTG第二章 心臟起搏器 11第二章 心臟起搏器 12第二章第二章 心臟起搏器心臟起搏器 2.1 心臟起搏器簡介心臟起搏器簡介人工心臟起搏過程：人工心臟起搏過程： 脈沖電流脈沖電流心臟（功能障礙、傳導障礙）心臟（功能障礙、傳導障礙）頻率收縮頻率收縮心臟起搏器功能：心臟起搏器功能： 產生電脈沖（一定強度、寬度）產生電脈沖（一定強度、寬度）導線、電極導線、電極心肌。心肌。心臟起搏器結構：心臟起搏器結構： 起博器起博器( (脈沖發(fā)生器、控制電路脈沖發(fā)生器、控制電路) )、導線、電極、電源。、導線、電極、電源。第二章 心臟起搏器 13 2.1.1 人工心臟起搏器

3、的作用人工心臟起搏器的作用1 1用于治療：用于治療： 病癥：心律失常（高度或完全性房室傳導阻滯、病癥：心律失常（高度或完全性房室傳導阻滯、 重度病態(tài)重度病態(tài)竇房結竇房結綜合癥等）綜合癥等） 效果：顯著，死亡率效果：顯著，死亡率，大部分可從事工作。，大部分可從事工作。 用者：用者：19761976年始，全世界新裝約：年始，全世界新裝約：20203030萬人年萬人年， 目前依靠起搏器維持生命的目前依靠起搏器維持生命的500500萬人。萬人。2 2用于診斷：用于診斷： 心房調搏輔助診斷心房調搏輔助診斷冠心病。冠心病。 心房超速起搏法診斷心房超速起搏法診斷竇房結功能不全。竇房結功能不全。 預測完全性房

4、室傳導阻滯預測完全性房室傳導阻滯是否將發(fā)生心腦綜合癥。是否將發(fā)生心腦綜合癥。3 3用于研究：用于研究： 心血管生理、病理，藥理、臨床應用的實驗研究。心血管生理、病理，藥理、臨床應用的實驗研究。 第二章 心臟起搏器 14 2.1.2 心臟起搏器臨床應用的適應癥心臟起搏器臨床應用的適應癥 一、長期起搏的適應癥一、長期起搏的適應癥 1房室房室傳導阻滯：傳導阻滯： 度、度、度度(莫氏莫氏度度)房室傳導阻滯，使：房室傳導阻滯，使： 心動過緩心動過緩 引起引起 腦綜合癥腦綜合癥(阿阿-斯綜合癥斯綜合癥) 心律失常心律失常 癥之一癥之一 心力衰竭心力衰竭 2三束支阻滯伴有心腦綜合癥者。三束支阻滯伴有心腦綜合

5、癥者。 3病態(tài)病態(tài)竇房結竇房結綜合癥綜合癥(病竇綜合癥病竇綜合癥)；心動過緩及過速；心動過緩及過速 交替出現并以心動過緩為主，伴有心腦綜合癥者。交替出現并以心動過緩為主，伴有心腦綜合癥者。 二、臨時性起搏適應癥二、臨時性起搏適應癥 心臟病變可恢復；緊急時保護性，或診斷性應用。心臟病變可恢復；緊急時保護性，或診斷性應用。 使用使用時間：幾小時、幾天到幾星期。時間：幾小時、幾天到幾星期。心源性因素而產生的急性腦缺血發(fā)作心源性因素而產生的急性腦缺血發(fā)作 暈厥暈厥 ,抽搐抽搐呼吸困難和無力呼吸困難和無力 第二章 心臟起搏器 15 2.1.2 心臟起搏器臨床應用的適應癥心臟起搏器臨床應用的適應癥 二、臨

6、時性起搏適應癥二、臨時性起搏適應癥 1急性前壁或下壁心肌梗塞，伴有急性前壁或下壁心肌梗塞，伴有度或高度房室傳導阻滯，經度或高度房室傳導阻滯，經 藥物治療無效者。藥物治療無效者。 2急性心肌炎或心肌病，伴有心腦綜合癥者。急性心肌炎或心肌病，伴有心腦綜合癥者。 3藥物中毒伴有心腦綜合癥發(fā)作者。藥物中毒伴有心腦綜合癥發(fā)作者。 4心臟手術后出現心臟手術后出現度房室傳導阻滯者。度房室傳導阻滯者。 5電解質紊亂，如高血鉀引起高度房室傳導阻滯者。電解質紊亂，如高血鉀引起高度房室傳導阻滯者。 6超速驅動起搏應用于診斷上，以及用于治療其他治療方法已經超速驅動起搏應用于診斷上，以及用于治療其他治療方法已經 無效的

7、室性或室上性心動過速者。無效的室性或室上性心動過速者。 7在必要時可應用于安置長期心外膜或心肌起搏電極之前，冠狀在必要時可應用于安置長期心外膜或心肌起搏電極之前，冠狀 動脈造影、電擊復律手術、重大的外科手術及其他手術科室的動脈造影、電擊復律手術、重大的外科手術及其他手術科室的 手術中或手術后作為保護性措施者。手術中或手術后作為保護性措施者。 8其他緊急搶救的垂危病人。其他緊急搶救的垂危病人。 第二章 心臟起搏器 16 2.1.3 心臟起搏器的分類心臟起搏器的分類一、心臟起搏器的分類一、心臟起搏器的分類 1按照起搏器與病員的關系分類按照起搏器與病員的關系分類 （置入方式）（置入方式） p210

8、測測 (1) 感應式：感應式： 體外起搏脈沖載波發(fā)射體外起搏脈沖載波發(fā)射體內接受器體內接受器(感應線圈感應線圈)解調解調(檢波檢波) 起搏脈沖起搏脈沖電極電極心臟。心臟。 優(yōu)點：體內無電源，無電池使用壽命之憂。優(yōu)點：體內無電源，無電池使用壽命之憂。 缺點：接受效果不佳，易受高頻磁場干擾。僅構成缺點：接受效果不佳，易受高頻磁場干擾。僅構成固定型起搏固定型起搏。 應用：已趨于淘汰。應用：已趨于淘汰。 (2) 經皮式經皮式(體外攜帶式體外攜帶式)： 體外（按需或固定）起搏器體外（按需或固定）起搏器電極經皮膚、靜脈電極經皮膚、靜脈心臟。心臟。 優(yōu)點：起搏頻率、輸出幅度、脈沖寬度、感知靈敏度等均可調。優(yōu)

9、點：起搏頻率、輸出幅度、脈沖寬度、感知靈敏度等均可調。 缺點：導線經過皮膚，易感染，攜帶不便，缺點：導線經過皮膚，易感染，攜帶不便， 應用：僅用于臨時搶救，不宜永久佩帶。應用：僅用于臨時搶救，不宜永久佩帶。 第二章 心臟起搏器 17 2.1.3 心臟起搏器的分類心臟起搏器的分類 （3）埋藏式：埋藏式： 埋植于皮下埋植于皮下(胸部或腹部胸部或腹部)，電極，電極靜脈靜脈心內膜或心肌表面。心內膜或心肌表面。 適合：永久起搏。目前使用大多屬此類，適合：永久起搏。目前使用大多屬此類， 缺點：電源使用壽命短等。缺點：電源使用壽命短等。 第二章 心臟起搏器 18 2.1.3 心臟起搏器的分類心臟起搏器的分類

10、2按照與心臟活動的按照與心臟活動的P波和波和R波的關系分類波的關系分類 圖圖2.1 2.1 心電圖波形心電圖波形QS絕對不應期絕對不應期相對不應期相對不應期RPT易激期易激期 橫坐標橫坐標時間時間 (0.04s格格)， 縱坐標縱坐標電位差（心電激動電位差（心電激動體表）體表）(1mV10格格)。 含含P、Q、R、S、T波等，據振幅、時間、形狀可診斷心臟病。波等，據振幅、時間、形狀可診斷心臟病。 (1)非同步型非同步型(固定型固定型)起搏脈沖與起搏脈沖與P波、波、R波無關。波無關。 (2)同步型起搏器同步型起搏器分為分為P波同步、波同步、R波同步等。波同步等。120第二章 心臟起搏器 19 2.

11、1.3 心臟起搏器的分類心臟起搏器的分類3按起搏電極分類按起搏電極分類 (1) 單極型：單極型： 陰極陰極起搏導管起搏導管(或導線或導線)靜脈或開胸靜脈或開胸右心室右心室(或右或右心房心房)， 陽極陽極(無關電極無關電極)腹部皮下腹部皮下(體外起搏器體外起搏器)或置于胸部或置于胸部 (埋藏式起搏器，外殼即陽極埋藏式起搏器，外殼即陽極)。 (2)雙極型：雙極型： 陰極、陽極均與心臟接觸陰極、陽極均與心臟接觸(固定在心肌上固定在心肌上) ； 或陰極或陰極心內膜，陽極心內膜，陽極心腔內。心腔內。 第二章 心臟起搏器 20第二章 心臟起搏器 21第二章 心臟起搏器 22 2.1.4 臨床應用的起搏器簡

12、介臨床應用的起搏器簡介一、各類起搏器簡介一、各類起搏器簡介 1. 固定型起搏器固定型起搏器 固定：電脈沖頻率、幅度（或經調節(jié)改變，與心電非同步）固定：電脈沖頻率、幅度（或經調節(jié)改變，與心電非同步） 缺點：當缺點：當f心心f脈脈時，電脈沖成多余，與心電競爭，當落于易激期時，電脈沖成多余，與心電競爭，當落于易激期 (T波波峰前附近波波峰前附近) ，可能誘發(fā)室顫或室性心動過速，危險！，可能誘發(fā)室顫或室性心動過速，危險！ 適用：完全性房室傳導阻滯、永久性竇性過緩。適用：完全性房室傳導阻滯、永久性竇性過緩。 優(yōu)點：電路簡單，可靠性高，價格便宜。優(yōu)點：電路簡單，可靠性高，價格便宜。 2P波同步起搏器波同步

13、起搏器 心房心房P波波放大放大延遲延遲120ms脈沖脈沖心室（人造房室傳導）心室（人造房室傳導） 電極：心房電極：心房1個，心室個，心室2個個 適用：房室傳導阻滯適用：房室傳導阻滯 缺點：電路復雜，使用不方便。缺點：電路復雜，使用不方便。 按需，無競爭。能耗合理按需，無競爭。能耗合理第二章 心臟起搏器 23 2.1.4 臨床應用的起搏器簡介臨床應用的起搏器簡介3R波同步型起搏器波同步型起搏器 電脈沖受電脈沖受R波控制，分兩類：波控制，分兩類： （1）R波抑制型波抑制型(又稱為按需型又稱為按需型) 脈沖受脈沖受R波控制：波控制： 當當f心心f脈脈時，電脈沖停止時，電脈沖停止 當當f心心f脈脈時，

14、電脈沖輸出時，電脈沖輸出 適應癥：高度或完全房室傳導阻滯、病態(tài)竇房綜合癥。適應癥：高度或完全房室傳導阻滯、病態(tài)竇房綜合癥。 應用量大，應用量大，約占總量約占總量90左右。左右。 （2）R波觸發(fā)型波觸發(fā)型(又稱為備用型又稱為備用型) R波出現時，脈沖落在絕對不應期內（無效）波出現時，脈沖落在絕對不應期內（無效）(如圖如圖2.1所示所示) R波沒有時，脈沖起搏（備用）波沒有時，脈沖起搏（備用） 優(yōu)點：脈沖總是存在，便于監(jiān)測。優(yōu)點：脈沖總是存在，便于監(jiān)測。 缺點：功耗較大。缺點：功耗較大。 應用較少。應用較少。 第二章 心臟起搏器 24 4. 房室順序型起搏器房室順序型起搏器 脈沖脈沖心房心房延遲延

15、遲（可被（可被QRS波抑制）心室。波抑制）心室。 缺點：性能尚不夠完善，房、室各一個電極。缺點：性能尚不夠完善，房、室各一個電極。 5. 雙灶按需型起搏器雙灶按需型起搏器 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 心房（按需），脈沖發(fā)生器心房（按需），脈沖發(fā)生器心室（按需）心室（按需） 6程序控制型起搏器程序控制型起搏器 體內部分：埋藏式起搏器體內部分：埋藏式起搏器+記憶記憶+保持保持 體外部分：控制裝置體外部分：控制裝置+電磁鐵（可改變起搏參數、方式）電磁鐵（可改變起搏參數、方式） 新型起搏器，應用廣泛。新型起搏器，應用廣泛。 第二章 心臟起搏器 25結論結論纖顫纖顫第二章 心臟起搏器 26Biomedical

16、 Measurement and Instrumentation - LTG第二章 心臟起搏器 27http:/ 心臟起搏器 28 2.1.5 心臟起搏器的命名心臟起搏器的命名 起搏器命名的五字母編碼法起搏器命名的五字母編碼法國際心臟病學會制定（如表國際心臟病學會制定（如表2.1） 字母字母序列序列 12345表示起搏器表示起搏器的心臟位置的心臟位置 表示感知的表示感知的心臟位置心臟位置 表示反應表示反應模式模式 程序編碼程序編碼功能功能 治療心動治療心動過速功能過速功能 字母字母意義意義 V心室心室A心房心房D雙腔雙腔 V心室心室 A心房心房D雙腔雙腔O無感知無感知 T觸發(fā)或觸發(fā)或 同步輸出

17、同步輸出I抑制抑制D雙重雙重O無反應無反應R逆轉逆轉 P程序程序M多功能多功能 程序編碼程序編碼O無程序無程序 B猝發(fā)猝發(fā)N與額定與額定 頻率競爭頻率競爭S頻率掃描頻率掃描E體外控制體外控制 起搏器起搏器 第二章 心臟起搏器 29 2.1.6 心臟起搏器的幾個參數心臟起搏器的幾個參數 1起搏頻率起搏頻率 最大心輸出的心率，約最大心輸出的心率，約 6090次次min，小兒快些?？烧{節(jié)。，小兒快些?？烧{節(jié)。2起搏脈沖幅度和寬度起搏脈沖幅度和寬度 幅度幅度電壓幅度；寬度電壓幅度；寬度脈沖持續(xù)時間。脈沖持續(xù)時間。 幅度幅度寬度寬度能量能量心搏所需能量（微焦級）心搏所需能量（微焦級）5V(0.51)ms

18、 還與電極形狀、面積、材料及導管阻抗等有關還與電極形狀、面積、材料及導管阻抗等有關影響電池壽命。影響電池壽命。3感知靈敏度感知靈敏度 同步型起搏器感知的最小同步型起搏器感知的最小R波或波或P波的幅值波的幅值 R波同步型波同步型=1.52.5mV。（。（R波波=515mV，路徑損失剩下，路徑損失剩下23mV） P波同步型波同步型=0.81mV。 （P波波=35mV，路徑損失后更?。┞窂綋p失后更小） 合理選?。哼^低合理選取：過低不感知、感知不全；過高不感知、感知不全；過高誤感知、干擾敏感誤感知、干擾敏感4反拗期反拗期 反拗期（反拗期（ni）：同步型起搏器對外信號不敏感時間（）：同步型起搏器對外信號

19、不敏感時間（=不應期）。不應期）。 R波型：反拗期波型：反拗期=30050ms。防止防止T波或起搏脈沖后電位的誤觸發(fā)。波或起搏脈沖后電位的誤觸發(fā)。 P波型：反拗期波型：反拗期=300500ms。防止竇性過速、外界干擾的誤觸發(fā)。防止竇性過速、外界干擾的誤觸發(fā)。 第二章 心臟起搏器 30 2.2 固定型和固定型和R波抑制型心臟起搏器波抑制型心臟起搏器 2.2.1 2.2.1 一種固定型心臟起搏器電路分析一種固定型心臟起搏器電路分析 多諧振蕩器多諧振蕩器單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)射極輸出射極輸出第二章 心臟起搏器 31 2.2.1 一種固定型心臟起搏器電路分析一種固定型心臟起搏器電路分析 1多諧振蕩器多諧振蕩器

20、組成：組成：CMOS與非門與非門F1、F2、F3、RC電路電路環(huán)形多諧振蕩器環(huán)形多諧振蕩器 波形：圖波形：圖2.3中中VA 調節(jié)：調節(jié)：T R2C1，可變，可變R2。 2單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)電路 組成：與非門組成：與非門F5、F6積分型單穩(wěn)態(tài)積分型單穩(wěn)態(tài) 輸入：輸入：VB， 輸出：輸出：VC。 作用：決定脈沖寬度。作用：決定脈沖寬度。 調節(jié)：調節(jié)：TU R3C2，可變，可變R3， 3輸出電路輸出電路 組成：組成：VTl、VT2復合管，射極輸出電路，復合管，射極輸出電路， 作用：電流作用：電流，輸出電阻，輸出電阻。 C隔直、隔直、DW穩(wěn)壓管，限幅。穩(wěn)壓管，限幅。 輸出：一定幅度輸出：一定幅度(DW決

21、定決定)的負脈沖。的負脈沖。VD。 第二章 心臟起搏器 32 多諧振蕩器是一種能產生矩形波的自激振蕩器，也稱多諧振蕩器是一種能產生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生矩形波發(fā)生器器。它可以由分立元件構成，也可以由集成電路構成。它可以由分立元件構成，也可以由集成電路構成。 “多諧多諧”指矩形波中除了指矩形波中除了基波基波成分外，還含有豐富的成分外，還含有豐富的高次諧波高次諧波成成分。分。 多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)兩個暫穩(wěn)態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地周期性地交替變換自動地周期性地交替變換，由此產生矩形波，由

22、此產生矩形波脈沖信號，脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。 多諧振蕩器：利用深度正反饋，通過阻容耦合使多諧振蕩器：利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個電子器件交兩個電子器件交替導通與截止替導通與截止，從而，從而自激產生方波自激產生方波輸出的振蕩器。常用作輸出的振蕩器。常用作方波發(fā)方波發(fā)生器生器。 v脈沖是突然變化的、間斷的電壓或電流。脈沖是突然變化的、間斷的電壓或電流。1. 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器第二章 心臟起搏器 33v怎樣產怎樣產生方波：生方波：若使非門周期性地開通若使非門周期性地開通和關閉，便和關閉，便可在它的可在它的輸出端得到輸出端得到

23、矩形波。矩形波。v怎樣控制怎樣控制非門的開通和關閉非門的開通和關閉：電路中引入電路中引入1個反個反饋環(huán)節(jié)，饋環(huán)節(jié)，實現對門實現對門狀態(tài)的控制。狀態(tài)的控制。v反饋環(huán)反饋環(huán)節(jié)節(jié)必須滿足兩個條件：必須滿足兩個條件： 產生延遲：保證高低電平都有一定的停留時間，產生延遲：保證高低電平都有一定的停留時間， 以得以得到到矩形波。矩形波。反反饋信號饋信號Uf和原輸入信號和原輸入信號Ui的相位必須相反。的相位必須相反。D第二章 心臟起搏器 34帶RC回路的環(huán)形多諧振蕩器原理123RA RSuo1uouo2C第二章 心臟起搏器 35uo1 RC12 uo2uiA2. 積分型單穩(wěn)態(tài)電路原理起搏脈沖寬度起搏脈沖寬度第

24、二章 心臟起搏器 36 2.2.2 R波抑制型心臟起搏器的一般結構原理波抑制型心臟起搏器的一般結構原理 1感知放大器感知放大器 作用：作用：選擇選擇R波放大波放大，限制限制T波波及干擾波，辨認心臟自身搏動。及干擾波，辨認心臟自身搏動。 要求：正、負感知（雙向感知）；放大倍數要求：正、負感知（雙向感知）；放大倍數=8001000； 頻寬頻寬=1050Hz（3dB帶寬）；電流帶寬）；電流3mA（微功耗）；（微功耗）； 電路穩(wěn)定、可靠，抗干擾強。電路穩(wěn)定、可靠，抗干擾強。 2按需功能控制器按需功能控制器 作用：提供穩(wěn)定的反拗期，作用：提供穩(wěn)定的反拗期，抑制脈沖抑制脈沖，克服，克服“競爭心律競爭心律”

25、。 反拗期后無反拗期后無R波（波（R-R間期過長）時，發(fā)出起搏脈沖。間期過長）時，發(fā)出起搏脈沖。3脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 作用：產生矩形電脈沖，作用：產生矩形電脈沖， 要求：頻率要求：頻率=30120次次min，脈寬，脈寬 =1.11.5ms； 易起振，穩(wěn)定，可靠，易起振，穩(wěn)定，可靠， 可調：頻率、脈寬、幅度?？烧{：頻率、脈寬、幅度。 心室電極心室電極按需功能按需功能控制器控制器脈沖脈沖發(fā)生器發(fā)生器感知感知放大器放大器第二章 心臟起搏器 37 2.2.3 QDX-2型體外按需起搏器的電路分析型體外按需起搏器的電路分析圖圖2.5 QDX-22.5 QDX-2型按需體外起搏器電路圖型按需體外起搏器電

26、路圖感知放大器感知放大器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器充電充電放電放電第二章 心臟起搏器 38 2.2.3 QDX-2型體外按需起搏器的電路分析型體外按需起搏器的電路分析 屬于屬于R波抑制型，電路結構如圖波抑制型，電路結構如圖2.5。1各單元電路分析各單元電路分析 (1) 感知放大器感知放大器 組成：組成：VTl、VT2放大，放大，VT3射極輸出器。射極輸出器。 輸入：心導管電極來的心電或輸出反饋。輸入：心導管電極來的心電或輸出反饋。 目的：檢測目的：檢測R波（或）或輸出脈沖。波（或）或輸出脈沖。 元件：元件：C10耦合；耦合；VD2C5放電管；放電管； R1+RPl衰減，可調感

27、知靈敏度；衰減，可調感知靈敏度； C1+R2+R4微分；微分；C1還限制還限制T、P波波； VD1抑制負向輸出；抑制負向輸出； C4+R7微分。微分。 特性：放大并輸出正向信號；特性：放大并輸出正向信號； 為減功耗，為減功耗，VTlVT3工作點近截止區(qū)；工作點近截止區(qū)； 高頻截止高頻截止fT 50Hz； 波形：如圖波形：如圖 2.6所示所示 圖圖2.6 2.6 輸入波及微分后波形輸入波及微分后波形第二章 心臟起搏器 39第二章 心臟起搏器 40RC微分電路vRC微微分電路是脈沖分電路是脈沖技術技術中常用中常用電路之電路之一。一。v微分微分電路的電路的特點是能夠特點是能夠突出反映輸入信號的跳突出

28、反映輸入信號的跳變部分。可把信號中的變部分。可把信號中的跳變跳變部部分轉變?yōu)榧饷}沖分轉變?yōu)榧饷}沖加以利用。加以利用。第二章 心臟起搏器 41 2.2.3 QDX-2型體外按需起搏器的電路型體外按需起搏器的電路分析分析(2)按需功能控制電路按需功能控制電路 組成：組成：VT4、VT5互補型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器互補型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 過程：穩(wěn)態(tài)：過程：穩(wěn)態(tài)：VT4、VT5截止截止VT4e0VT6截止截止 暫態(tài)：正脈沖到暫態(tài)：正脈沖到VT4、VT5飽和飽和* VT4eVT6飽和飽和 C5充電，電流充電，電流（定時，反拗期）（定時，反拗期） VT4、VT5截止截止VT4eVT6截止截止 C5放電（通過放電（通過V

29、D2、Rl0） * 注：注： VT4、VT5 、C5構成正反饋構成正反饋 第二章 心臟起搏器 42 2.2.3 QDX-2型體外按需起搏器的電路分析型體外按需起搏器的電路分析(3)脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 組成：組成：VT7、VT8、VT9等等 VT7、VT8構成正反饋回路，互補式張弛振蕩器構成正反饋回路，互補式張弛振蕩器 過程：當過程：當VT6截止：截止： E對對C7充電（經充電（經R12、R13等）等）VT7、VT8飽和飽和VT8e輸出高輸出高 C7放電（經放電（經R13、VT7、VT8）VT7、VT8截止截止VT8e輸出低輸出低 （經（經VT6） VT6飽和飽和VT4eVT4、VT5飽和飽和

30、VT3 eVT1、VT2放大放大 C5充電，電流充電，電流（定時，反拗期（定時，反拗期 ） VT6截止截止VT4eVT4、VT5截止截止第二章 心臟起搏器 43 2.2.3 QDX-2型體外按需起搏器的電路分析型體外按需起搏器的電路分析 可見：可見： C7充電慢、放電快，形成鋸齒波。充電慢、放電快，形成鋸齒波。 起搏脈沖：起搏脈沖： 周期反拗期周期反拗期+鋸齒波充電期鋸齒波充電期 寬度寬度R13C7 幅度幅度由由RP3微調微調 VT4與與VT5；及；及VT7與與VT8 同時通斷，且短通長斷，故功耗很小。同時通斷，且短通長斷，故功耗很小。 第二章 心臟起搏器 44v2按需功能按需功能的實現的實現

31、當當f心心f脈脈時，如圖時，如圖2.7(a)患者固有心律患者固有心律,周期周期t1(b)起搏器輸出起搏器輸出,周期周期t2(c)單穩(wěn)輸出波單穩(wěn)輸出波(t3即反拗期即反拗期)(d)C7充放電波形充放電波形,充電期充電期t4t2t3t4(f)心臟被起搏器起搏后心律心臟被起搏器起搏后心律由由(a) (b)可見：可見：f心心f脈脈，(t1t2)圖圖2.7自主心率低于起搏頻率自主心率低于起搏頻率t1t4t3t2t2t2第二章 心臟起搏器 45v當第一當第一個起搏脈沖，刺激個起搏脈沖，刺激心肌，心臟被起搏時，心肌，心臟被起搏時，患者心臟將在被起搏后按自主固有心律在患者心臟將在被起搏后按自主固有心律在t1時

32、間發(fā)時間發(fā)出自搏。由于出自搏。由于t2 (=t3+t4) t1，起搏器先于心臟發(fā)，起搏器先于心臟發(fā)出起搏脈沖，心臟被提前起搏，自主固有心律被出起搏脈沖，心臟被提前起搏，自主固有心律被抑制。抑制。v以后以后每次均如此，患者每次均如此，患者的心率按起搏器的頻率。的心率按起搏器的頻率。v心電圖中心電圖中QRS波群前均有起搏脈沖圖形，如圖波群前均有起搏脈沖圖形，如圖(f)所示。所示。第二章 心臟起搏器 46v(2) 自主心律不齊自主心律不齊,圖圖2.8所示所示假定：如圖假定：如圖(a)、(b)患者第一心動周期：患者第一心動周期：t1t2；患者第二心動周期：患者第二心動周期：t1t2，起搏器第一個脈沖，

33、使心臟起搏。起搏器第一個脈沖，使心臟起搏。并抑制自并抑制自主心率主心率，周期開始。，周期開始。因第一心動周期因第一心動周期t1t2，t1后，患者自搏。后，患者自搏。自搏自搏R波經感知放波經感知放大觸大觸發(fā)單穩(wěn)電路，發(fā)單穩(wěn)電路，形成反拗期，形成反拗期，使使VT6導通，導通，C7放電，放電，從而抑制起搏器的第二個脈沖。從而抑制起搏器的第二個脈沖。(若不抑制，將易造成競爭心律若不抑制，將易造成競爭心律)。由于第二心動周期由于第二心動周期t1t2，起搏器發(fā)出脈沖，心臟再次被起搏器發(fā)出脈沖，心臟再次被起搏。起搏。t1t2t2t1t2t1t1t2第二章 心臟起搏器 47v(3) 當當f心心f脈脈時，即時，

34、即t1t2某次搏動某次搏動(自搏或第一次起搏自搏或第一次起搏)后，后，由于由于t1t2，t1時間后，患者自搏。時間后，患者自搏。自搏自搏R波經感知放大后，觸發(fā)單穩(wěn)波經感知放大后，觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電態(tài)電路，抑制起搏脈沖發(fā)路，抑制起搏脈沖發(fā)放。放。又過又過t1時間后，患者再次時間后，患者再次自搏，再次自搏，再次抑抑制起搏脈沖發(fā)放。制起搏脈沖發(fā)放。起搏脈沖起搏脈沖均被均被抑制，全為自搏。抑制，全為自搏。如如(f)所示。心電圖均無起搏脈沖。所示。心電圖均無起搏脈沖。可見：可見：任何一次搏動后，任何一次搏動后，自身心率快于起搏節(jié)律，則自搏，自身心率快于起搏節(jié)律，則自搏，抑制起搏脈沖；抑制起搏脈沖；自身心率慢于

35、起搏節(jié)律，則起搏，自身心率慢于起搏節(jié)律，則起搏，抑制自身波。抑制自身波。t2t1t1第二章 心臟起搏器 48 2.3 心臟起搏器的能源和電極心臟起搏器的能源和電極 2.3.1 心臟起搏器的能源心臟起搏器的能源 （埋藏式）起搏器能源（埋藏式）起搏器能源(電池電池) 的壽命起搏器的壽命的壽命起搏器的壽命1鋅汞電池鋅汞電池 結構：（結構：（- -）鋅，（）鋅，（）氧化汞，電解質氧化汞，電解質氫氧化鉀溶液氫氧化鉀溶液 優(yōu)點：內阻低，放電性能平坦。優(yōu)點：內阻低，放電性能平坦。 缺點：漏堿、漲氣、自放電大、擱置壽命短。缺點：漏堿、漲氣、自放電大、擱置壽命短。 現狀：新結構壽命達現狀：新結構壽命達5年，不如

36、鋰電池。埋藏式中已淘汰。年，不如鋰電池。埋藏式中已淘汰。2鋰電池鋰電池 鋰電池類型有多種：鋰電池類型有多種： (1) 鋰碘電池鋰碘電池 結構：（結構：（- -）金屬鋰、（）金屬鋰、（）聚二乙烯基吡啶碘，聚二乙烯基吡啶碘， 電解質電解質碘化鋰。碘化鋰。 特點：固體介質，故無泄漏、漲氣等致命缺點；自放電很低，特點：固體介質，故無泄漏、漲氣等致命缺點；自放電很低， 10年不超過年不超過10，可靠性高，壽命長。，可靠性高，壽命長。 應用：目前國內外大量使用。應用：目前國內外大量使用。 第二章 心臟起搏器 49 2.3.1 心臟起搏器的能源心臟起搏器的能源 (2) 鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯電池 特點：非

37、水電解質特點：非水電解質亞硫酰氯，直接在電極上還原反應。亞硫酰氯，直接在電極上還原反應。 特性：放電平坦，質量、體積小，無內壓升高，保用期特性：放電平坦，質量、體積小，無內壓升高，保用期10年。年。 缺點：電壓滯后，高溫儲存后不會有大電流放電。缺點：電壓滯后，高溫儲存后不會有大電流放電。 應用：目前國內外已大量生產使用。應用：目前國內外已大量生產使用。 (3) 鋰鉻酸銀電池鋰鉻酸銀電池 結構：（結構：（- -）鋰鉻酸銀和石墨粉混合物，隔膜三種聚丙烯氈。鋰鉻酸銀和石墨粉混合物，隔膜三種聚丙烯氈。 特性：前一段特性：前一段3.2V，占容量，占容量70，后一段，后一段2.5V，占容量，占容量25。

38、沒有氣體產生，自放電可忽略不計，可靠性很高。沒有氣體產生，自放電可忽略不計，可靠性很高。 應用：國外已普遍使用。應用：國外已普遍使用。 (4) 鋰碘化鉛電池鋰碘化鉛電池 結構：（結構：（+）碘化鉛和鉛粉混合物，電解質碘化鉛和鉛粉混合物，電解質固態(tài)碘化鋰和固態(tài)碘化鋰和 二氧化鉛混合物。由三組二氧化鉛混合物。由三組(每組每組7個單體并聯個單體并聯)串聯組成。串聯組成。 特性：使用中電壓緩慢下降，安全，可在溫度特性：使用中電壓緩慢下降，安全，可在溫度150時使用。時使用。 應用：目前在國外生產使用。應用：目前在國外生產使用。 第二章 心臟起搏器 50 2.3.1 心臟起搏器的能源心臟起搏器的能源 3

39、核素電池核素電池 種類：種類：钚钚233熱電式，熱電式，鉅鉅147電壓式。電壓式。 特點：壽命最長，達特點：壽命最長，達20年，被譽為終身能源，適合青年患者。年，被譽為終身能源，適合青年患者。 缺點：價格昂貴，放射線要嚴格防護，體積、重量大。缺點：價格昂貴，放射線要嚴格防護，體積、重量大。 應用：采用者較少。應用：采用者較少。 4“生物燃料生物燃料”電池（生物能源）電池（生物能源） 血液中：氧血液中：氧+葡萄糖葡萄糖（催化）（催化）葡萄糖氧化葡萄糖氧化+化學能化學能電能電能 特點：體積微小，可作終身電源。特點：體積微小，可作終身電源。 缺點：易感染、反應物影響血液成分、電特性不均勻等。缺點：易

40、感染、反應物影響血液成分、電特性不均勻等。 應用：目前仍在試驗階段。應用：目前仍在試驗階段。 生理活動機械能生理活動機械能(心包搏動等心包搏動等) （電磁能轉換器、壓電晶片）（電磁能轉換器、壓電晶片） 電能電能 缺點：電壓輸出低，性能不穩(wěn)定。缺點：電壓輸出低，性能不穩(wěn)定。 應用：還不能臨床使用，只處于實驗研究階段。應用：還不能臨床使用，只處于實驗研究階段。 第二章 心臟起搏器 51 2.3.2 心臟起搏器的電極心臟起搏器的電極 一、導線（又稱為起搏導管）和電極的作用一、導線（又稱為起搏導管）和電極的作用 作用：起搏脈沖作用：起搏脈沖心臟；心臟；R波、波、P波波起搏器。起搏器。 要求：形狀、材料

41、好，電極面積小，使起搏閾值低，減少能耗。要求：形狀、材料好，電極面積小，使起搏閾值低，減少能耗。 二、電極類型二、電極類型 1依其安置及用途的不同分類依其安置及用途的不同分類 心內膜電極心內膜電極 形式：心導管形式，也稱心內膜導管電極，簡稱導管電極。形式：心導管形式，也稱心內膜導管電極，簡稱導管電極。 置入：切開并經體表周圍靜脈置入心腔內膜，與心內膜接觸。置入：切開并經體表周圍靜脈置入心腔內膜，與心內膜接觸。 優(yōu)點：不必開胸，手術損傷小。優(yōu)點：不必開胸，手術損傷小。 缺點：對靜脈畸形、心腔過大者，電極不易固定，不宜采用。缺點：對靜脈畸形、心腔過大者，電極不易固定，不宜采用。 應用：臨床上應用最

42、多，約占應用：臨床上應用最多，約占90。 心外膜電極心外膜電極 置入：需要手術開胸，縫扎于心外膜表面，接觸心外膜。置入：需要手術開胸，縫扎于心外膜表面，接觸心外膜。 缺點：與心外膜間極易纖維增生，短期內導致起搏閾值增高。缺點：與心外膜間極易纖維增生，短期內導致起搏閾值增高。 應用：目前多為心肌電極代替。應用：目前多為心肌電極代替。第二章 心臟起搏器 52 2.3.2 心臟起搏器的電極心臟起搏器的電極 心肌電極心肌電極 置入：手術開胸植入心肌內，電極頭刺入心壁心肌。置入：手術開胸植入心肌內，電極頭刺入心壁心肌。 優(yōu)點：可減少起搏閾值增高的并發(fā)癥。優(yōu)點：可減少起搏閾值增高的并發(fā)癥。 缺點：需開胸，

43、手術較大。缺點：需開胸，手術較大。 應用：除年輕患者應用：除年輕患者(活動量大活動量大)或靜脈畸形、心腔過大，心或靜脈畸形、心腔過大，心 內膜電極不宜者外，其他較少用。內膜電極不宜者外，其他較少用。2按心內膜使用的電極分類按心內膜使用的電極分類 單極心內膜電極單極心內膜電極 形式：一個電極接觸心臟。另一個電極（無關電極）可放在形式：一個電極接觸心臟。另一個電極（無關電極）可放在 皮膚下任何部位。埋藏式起搏器金屬外殼皮膚下任何部位。埋藏式起搏器金屬外殼無關電極。無關電極。 雙極心內膜電極雙極心內膜電極 形式：兩個電極，或均固定在心肌上；形式：兩個電極，或均固定在心肌上； 或陰極接觸心內膜，陽極在

44、心肌內?；蜿帢O接觸心內膜，陽極在心肌內。 特殊電極特殊電極 如：經胸外壁起搏電極、食道心房電極、縱隔心房電極等。如：經胸外壁起搏電極、食道心房電極、縱隔心房電極等。 第二章 心臟起搏器 53 2.3.2 心臟起搏器的電極心臟起搏器的電極 3電極的結構及形狀電極的結構及形狀 狀況：浸于體液，隨心臟跳動（每分鐘狀況：浸于體液，隨心臟跳動（每分鐘70次，每年次，每年3680萬次）萬次） 要求：強度，光潔柔軟，耐腐蝕，電極頭電阻小，導線絕緣好。要求：強度，光潔柔軟，耐腐蝕，電極頭電阻小，導線絕緣好。 材料：導線外套材料：導線外套多用硅橡膠；導體多用硅橡膠；導體用愛爾近合金用愛爾近合金(Elgiloy)

45、或或 鎳合金等材料；鎳合金等材料； 電極頭電極頭用愛爾近合金或鉑銥合金等。用愛爾近合金或鉑銥合金等。 形狀：有勾頭、盤狀、柱狀、環(huán)狀、螺旋狀、傘狀等不同類型。形狀：有勾頭、盤狀、柱狀、環(huán)狀、螺旋狀、傘狀等不同類型。 圖圖2.15： (a)柱狀電極，柱狀電極，(b)錨型心內膜單電極，錨型心內膜單電極，(c)螺旋形心肌電極。螺旋形心肌電極。 壽命：埋藏式起搏器壽命已達壽命：埋藏式起搏器壽命已達812年，更換時常不希望同時更換年，更換時常不希望同時更換 導管電極，故要求其壽命最好為導管電極，故要求其壽命最好為23倍（倍（2030年）。年）。 圖圖2.15 2.15 幾種電極頭幾種電極頭第二章 心臟起

46、搏器 54 2.4 起搏器的評價：植入隨訪步驟起搏器的評價：植入隨訪步驟 2.4.1 2.4.1 植入植入 評價程序：植入前：對起搏器的性能確定。評價程序：植入前：對起搏器的性能確定。 植入中：對電極置放的電學評價。植入中：對電極置放的電學評價。 離開前：起搏器的整個系統(tǒng)的功能的認可等。離開前：起搏器的整個系統(tǒng)的功能的認可等。一、起搏器的測試一、起搏器的測試 起搏系統(tǒng)分析儀：測量刺激閾值心內信號、起搏器系統(tǒng)性質。起搏系統(tǒng)分析儀：測量刺激閾值心內信號、起搏器系統(tǒng)性質。 起搏參數起搏參數 測量單位測量單位 常用值常用值 脈沖幅度脈沖幅度 通過已知負載的峰值電壓通過已知負載的峰值電壓(V)或電流或電

47、流(mA) 通過通過500電阻為電阻為5V或或10mA 脈沖間歇脈沖間歇 起搏刺激或等效值速率之間的間歇起搏刺激或等效值速率之間的間歇 857ms 脈沖寬度脈沖寬度 人為刺激的間歇人為刺激的間歇(ms) 0.5ms 感知放大器感知放大器 按需型起搏器的抑制或觸發(fā)脈沖發(fā)生器按需型起搏器的抑制或觸發(fā)脈沖發(fā)生器電路所要求的信號值電路所要求的信號值 2mV 第二章 心臟起搏器 55 2.4.1 植入植入二、起搏器程序裝置二、起搏器程序裝置 作用：證實程序控制起搏器的工作是否正常。作用：證實程序控制起搏器的工作是否正常。 導聯導聯(導管導管)位置測試：確保電極與有活力的心肌接觸。位置測試：確保電極與有活力的心肌接觸。 閾和心電圖的典型數值如下表閾和心電圖的典型數值如下表2.3所示所示 參數參數 測量項目測量項目 標準值標準值 閾閾 連續(xù)產生心臟去極化所需要最小電壓和連續(xù)產生心臟去極化所需要最小電壓和電流導聯的阻抗可由電壓和電流閾值電流導聯的阻抗可由電壓和電流閾值 0.6V